電流源電路、使用其的顯示器件及其驅動方法

專利名稱：電流源電路、使用其的顯示器件及其驅動方法
技術領域：
本發明涉及一種有源矩陣型顯示器件及其驅動方法，其中晶體管和發光元件設置在每個像素中，并且電流源電路可以通過每個晶體管控制像素的光發射。特別是，本發明涉及一種使用電致發光元件作為發光元件的有源矩陣型EL顯示器件。
背景技術：
近年來，具有控制發光元件的和發光元件發光的晶體管的有源矩陣EL顯示器件已經引起人們的注意。這種顯示器件具有響應性能優異、以低電壓工作、寬視角等優點。因此，有源矩陣顯示器件作為下一代平板顯示器已經引起人們的注意。
在使用設有發光元件的發光器件顯示多級灰度圖像的情況下，驅動方法大致地分為模擬灰度法和數字灰度法。這兩種方法之間的區別是在發光元件的光發射和非光發射的各個狀態下控制發光元件的方法。前者的模擬灰度法是控制流入發光元件的電流量以獲得模擬形式的灰度的方法。后者的數字灰度法是只利用ON狀態(亮度基本上為100％的狀態)和OFF狀態(亮度基本上為0％的狀態)的兩種狀態來驅動發光元件的方法。
驅動方法大致地分為電流輸入法和電壓輸入法，這取決于輸入到設有發光元件的像素中的視頻信號(圖像信號)的類型。電流輸入法是通過信號電流執行的方法，而電壓輸入法是通過電壓來控制的方法。
下面將參照圖18簡要介紹采用電流輸入法的像素的電路結構和在顯示器中其驅動方法的例子。圖18所示的像素具有信號線1801、第一到第三掃描線1802-1804、電源線1805、晶體管1806-1809、電容器元件1810、以及發光元件1811。為信號線提供電流源電路1812。
晶體管1806的柵電極連接到第一掃描線1802。晶體管1806的第一電極連接到信號線1801，而其第二電極連接到晶體管1807的第一電極、晶體管1808的第一電極和晶體管1809的第一電極。晶體管1807的柵電極連接到第二掃描線1803。晶體管1807的第二電極連接到晶體管1808的柵電極。晶體管1808的第二電極連接到電源線1805。晶體管1809的柵電極連接到第三掃描線1804。晶體管1809的第二電極連接到發光元件1811的電極之一。電容器元件1810連接在晶體管1808的柵電極和第二電極之間，以便保持晶體管1808的柵-源電壓。電源線1805和發光元件1811的陰極分別接收預定電位，以便保持電位差。
下面將介紹從寫入視頻信號到發光的操作。首先，將脈沖輸入給第一掃描線1802和第二掃描線1803，以便使晶體管1806和1807導通。在這個點上在信號線1801中流動的信號電流(視頻信號)用Idata表示，并從電流源電路1812中提供Idata。
電容器元件1810中的電荷積累繼續進行，直到它的兩個電極之間的電位差，即晶體管1808的柵-源電壓(VGS)達到預定電壓為止，即達到足夠高以使電流Idata流進晶體管1808的電壓。當電荷的積累完成時，信號電流Idata繼續流進晶體管1808。如上所述進行信號設置操作。最后，完成第一掃描線1802和第二掃描線1803的選擇，并將晶體管1806和1807轉換為關斷。
下面介紹發光操作。脈沖輸入給第三掃瞄線1804，使晶體管1809導通。通過在前一操作中在電容器元件1810中積累的VGS使晶體管1808導通，電流從電源線1805流動從而使發光元件1811發光。因此，即使晶體管1808的特性不穩定，也不影響工作。
采用電流輸入法的其它像素電路結構在美國專利US6229506和日本專利特許公開No.2001-147659中有報導。
在用于電流輸入法的像素電路的結構中，被寫入像素的信號電流(視頻信號)的電流值和發光元件發光時的驅動電流值必須幾乎相等。然而，精確的設置操作需要很多時間，除非信號電流(視頻信號)的電流值設置為高值，因為在設置在顯示器件的像素部分中的信號線等中產生寄生電容(例如，在布線的交叉處的電容)或布線的電阻。相反，用于使發光元件發光的驅動電流值非常小。因此，難以進行精確設置操作。此外，產生了晶體管1808的電特性的變化。這將導致流入發光元件的電流的波動和顯示非均勻性。
此外，在通過模擬灰度法進行顯示時，每一次在每個像素中進行顯示時，需要將具有對應于灰度的強度的信號電流寫入每個像素中。因此，有必要使對應于信號電流的電荷必須再次保持在每個像素的電容器部分(存儲電容器)中。當輸送給像素的信號電流很小時，即亮度很小時，難以進行精確設置操作。此外，來自于除了進行信號電流寫入以外的像素，由連接到相同源信號線的多個像素產生的泄漏電流等噪聲的影響很大。因此，存在不可能使像素以精確亮度發光的這種高風險。
因而，視頻信號的電流值和驅動電流值是相同值將是個明顯的限制。
相反，在通過電壓輸入法(數字灰度法)來以數字形式控制晶體管作為開關時，在發光狀態下恒定電壓施加于發光元件。然而，由于周圍環境的溫度或發光元件的退化而改變了流動的電流和施加于發光元件的電壓之間的關系。即使恒定電壓施加于發光元件的兩個電極，還是實際上改變了流動的電流。結果是，發生顯示器的老化(burning-in)等等。

發明內容
本發明的目的是提供一種可以減少對像素的晶體管中變化的影響的顯示器件。此外，本發明的另一目的是提供一種顯示器件，其中發光元件以恒定亮度發光，而與由退化等引起的電流特性的變化無關。
為了實現上述目的，根據本發明，顯示器件中的每個像素具有電流源電路、視頻控制開關和發光元件。視頻控制開關的0N/OFF由視頻信號來控制。因此，控制電流是否從電流源電路提供給發光元件。結果是，可以表示灰度從而顯示圖像。發光元件、電流源電路和視頻控制開關必須在電源參考線和電源線之間串聯連接。連接位置可以按照設想的需要進行設置。Idata饋送給連接到發光元件的晶體管，從而電流源電路可以輸出恒定電流量。這被稱為設置操作。電流源電路包括多個晶體管。當在電流源電路上進行設置操作時，多個晶體管并聯連接。另一方面，當使發光元件發光時，多個晶體管串聯連接。
發光元件是在流動電流量的基礎上改變亮度的電光元件，更具體地說，是包括在第一電極和第二電極之間的發光層的元件。
在這種方式中，通過轉換連接狀態，可以增加饋送給電流源電路的電流值。結果是，可以在較短的時間內更精確地進行設置操作。
下面參照圖1A-1B具體地介紹本發明的結構。圖1A所示的像素具有信號線101、第一掃描線102、電源線103、第一開關111、第二開關112、連接到第一開關111的存儲器113、連接到第二開關112的電流源電路114、連接到第二開關112的發光元件115以及電源參考線116。第一開關111和第二開關112可以是具有開關功能的單個或多個半導體元件，如晶體管。具有開關功能的晶體管可以是n型或p型的。
第一開關111的ON/OFF由第一掃描線102來控制。當第一開關111導通時，來自信號線101的視頻信號輸入到存儲器113，并且存儲器113保存視頻信號。第二開關112基于視頻信號被控制。當第二開關112導通時，從電流源電路114向發光元件提供信號電流。
圖1B表示電流源電路114的結構。電流源電路114具有第一開關120、第二開關121和驅動元件122。第一開關120和第二開關122可以是具有開關功能的一個或多個半導體元件，如晶體管。驅動元件122可以是多個半導體元件，如晶體管。第一開關120和第二開關122的ON/OFF由第二掃描線123控制。
通過使用來自第二掃描線123的信號進行的第一開關120和第二開關121的ON/OFF控制，可以轉換驅動元件122的多個晶體管的并聯狀態和串聯狀態。第一開關120和第二開關121的晶體管可以是n型或p型的。
當進行對于信號電流的設置操作時，驅動元件122的晶體管并聯連接。當使發光元件發光時，驅動元件122的晶體管串聯連接。
根據本發明，發光元件可以在恒定亮度下發光，而與由于例如退化引起的電流特性的變化無關。此外，根據本發明，用于設置電流源電路的電流值可以大于用于使發光元件發光的驅動電流。因此，可以提高設置操作的速度。
由于電流源電路可以輸出恒定量的電流，因此可以減少晶體管中變化的影響。視頻信號不同于用于設置電流源電路的電流。因此，視頻信號和電流可以獨立地控制。換言之，電流源電路只饋送恒定量的電流，并且視頻信號不改變電流值。因此，設置操作可以以任意時間和以任意間隔進行。
如上所述，根據本發明，可以提供能表示精確灰度和可以減少非均勻顯示的顯示器件。


圖1A和1B表示根據本發明的像素；圖2A和2B是根據本發明的像素的電路圖；圖3A和3B是根據本發明的像素的電路圖；圖4A和4B是根據本發明的像素的電路圖；圖5A和5B是根據本發明的像素的電路圖；圖6A和6B是根據本發明的像素的電路圖；圖7A和7B是根據本發明的像素的電路圖；圖8A-8C是根據本發明的像素的電路圖；圖9是根據本發明的像素的電路圖；圖10是根據本發明的像素的電路圖；圖11A和11B是根據本發明的像素的電路圖；圖12是根據本發明的像素的電路圖；圖13是根據本發明的像素的電路圖；圖14是根據本發明的像素的電路圖；圖15是根據本發明的像素的電路圖；圖16A和16B是根據本發明的像素的時序圖；圖17是根據本發明的像素的頂視圖；圖18是像素的電路圖；圖19A-19H表示使用根據本發明的像素的電子裝置；圖20A和20B表示使用根據本發明的像素的模塊；圖21表示使用根據本發明的像素的模塊的電源電路圖；圖22A-22C是根據本發明的像素的電路圖；圖23A-23C是根據本發明的像素的電路圖；圖24是根據本發明的像素的電路圖；圖25是根據本發明的像素的電路圖；圖26是根據本發明的像素的電路圖；和圖27是根據本發明的像素的電路圖。
具體實施例方式
下面將參照附圖介紹本發明的實施方式。在用于介紹實施方式的所有附圖中，相同部件或功能賦予相同參考標記，并且將省略重復說明。
根據下述實施方式，晶體管具有三個端子，包括柵、源和漏。由于晶體管的結構，不能清楚區分源電極和漏電極。因此，為了介紹元件之間的連接，源電極和漏電極其中之一被稱為第一電極，另一個被稱為第二電極。
下面介紹根據實施方式1的電流源電路的具體結構。
圖22A-22C表示電流源電路的驅動元件具有兩個晶體管的電路結構。
圖22A-22C中所示的電流源電路具有第一晶體管21、第二晶體管22、電容器元件23、發光元件24、電流源線25和電源線26。第一晶體管和第二晶體管具有大的柵極電容，并且在來自每個晶體管的泄漏電流下降到可容許范圍內時不需要電容器元件。根據本實施方式，第一晶體管和第二晶體管是電流源晶體管，并且極性是p溝道型。
圖22A表示電流源電路和在設置操作期間電流流動的路徑。圖22B和22C各表示電流源電路和在發光期間電流流動的路徑。由于圖23B和圖23C之間連接是不同的，因此電流流動的方向不同。然而，它們兩個基本上相同。
根據本發明，如圖22A所示，在設置操作期間第一晶體管21和第二晶體管22并聯連接，另一方面，如圖22B和22C所示，在發光期間第一晶體管21和第二晶體管22串聯連接。
由于連接狀態在設置操作和發光之間轉換，因此在一些位置上設置了開關。根據本實施方式，開關可以設置在任何位置，只要在設置操作和發光期間電流可以如圖22A-22C所示那樣流動即可。
當在本實施方式中可以設置驅動晶體管時，可以設置驅動晶體管以便在設置操作和發光期間滿足下述要求。首先，在設置操作期間，電流必須如圖22A所示那樣流動，不管由視頻信號控制的晶體管(驅動晶體管)的ON或OFF。此外，在發光期間(當輸入視頻信號時)，電流必須如圖22B或22C所示那樣流動，而當不輸入視頻信號時，電流不必如22B或22C所示那樣流動(電流路徑必須斷開)。
當在本實施方式中可以設置用于擦除的晶體管時，電流路徑可以設置成斷開，以便切斷發光元件。電流路徑可以通過擦除晶體管斷開。或者，擦除晶體管可以設置成使驅動晶體管關斷。
圖2A表示具有開關的具體電流源電路。圖2A中的電流源電路具有電流源線201、電流源線202、掃描線203、第一晶體管211、第二晶體管212、電容器元件213、和第一到第四開關214-217。第一到第四開關214-217由掃描線203控制。盡管如圖2A所示為每個開關提供掃描線203，通過設置開關的晶體管的極性而使掃描線可以被共享。因此，可以減少布線的數量。
下面將介紹圖2A中的電流源電路的連接關系。這里，第一晶體管211和第二晶體管212的極性各是p溝道型。
第一晶體管211的柵電極和第二晶體管212的柵電極彼此連接，從而構成用作電流源的電流源晶體管。第一開關214連接到電流源線201和電源線202。這樣，可以控制向設置在第一晶體管211和第二晶體管212的柵電極與電源線202之間的電容器元件213提供的電流。第一晶體管211的第一電極連接到電源線202。其第二電極經第三開關216連接到電流源線201。第二晶體管212的第一電極經第二開關215連接到電源線202。其第二電極連接到第一晶體管211的第二電極。第四開關217連接在第二晶體管212的第一電極和發光元件之間。
圖2B表示不同于圖2A中所示的電流源電路。圖2B中所示的電流源電路不同于圖2A中所示的電流源電路在于，第一晶體管211的第一電極和第二晶體管212的第一電極彼此連接。因此，圖2B中的電流源電路還包括第五到第七開關218-220。
換言之，圖2B中的電流源電路除了電流源線201、電源線202、掃描線203、第一晶體管211、第二晶體管212、電容器元件213和第一到第四開關214-217之外，還具有第五到第七開關218-220。第一到第七開關214-217由掃描線203控制。盡管如圖2B中所示為每個開關提供掃描線203，但是也可以通過設置開關的晶體管的極性而使掃描線共享。這樣，可以減少布線數量。
下面將關于與圖2A中所示的不同點來介紹圖2B中的電流源電路的連接關系。這里，第一晶體管211和第二晶體管212的極性各為p溝道型。
第五開關218連接在第一晶體管211的第二電極和電源線202之間。第六開關219連接在第一晶體管211的第一電極和電源線202之間。第七開關220連接在第一晶體管211的第二電極和第二晶體管212的第二電極之間。與圖2A中的電流源電路不同，第四開關217設置在第二晶體管212的第二電極和發光元件之間。
下面參照圖3A-4B介紹由圖2A和2B中的電流源電路執行的操作。
圖3A和3B表示在圖2A中的電流源電路中，在設置操作期間(圖3A)和光發射期間(圖3B)晶體管和開關的狀態。有箭頭的虛線和實線(以下分別稱為虛箭頭和實箭頭)表示電流路徑。
首先，參照圖3A介紹在電流設置期間的操作。第一晶體管211和第二晶體管212的極性是p溝道型。
第一開關214、第二開關215和第三開關216由掃描線203開啟，第四開關217關斷。如虛線所示，電流按照電流源線202→電容器元件213→電流源線201的順序流動，并且電荷被儲存和保存在電容器元件213中。電容器元件213可以在所儲存的電荷基礎上提供電壓。當基于所儲存電荷的電壓超過第一晶體管211和第二晶體管212的閾值(Vth)時，電流饋送給第一晶體管211和第二晶體管212，其通過開關并聯連接，如實箭頭所示。在這種情況下，第一晶體管211和第二晶體管212設置成提供一定量的信號電流(Idata)。
之后，如圖3B所示發光(發光狀態)。首先，掃描線203使第一開關214、第二開關215和第三開關216關斷，并且使第四開關217導通。然后，電流饋送給串聯連接的第一晶體管211和第二晶體管212，如實箭頭所示，并且信號電流(Idata)輸送給發光元件。
圖4A和4B表示在設置操作期間(圖4A)和發光期間(圖4B)，圖2B中的電流源電路中晶體管和開關的狀態。虛箭頭和實箭頭表示電流路徑。
首先，參照圖4A介紹電流設置期間的操作。這里，第一晶體管211和第二晶體管212的極性各為p溝道型。
圖2B不同于圖2A之處在于，第一晶體管211的第一電極和第二晶體管212的第一電極彼此連接，并提供第五-第七開關218-220。這樣，在圖4A中的設置期間，除了圖3A中的設置操作以外，掃描線203使第五開關218斷開，并使第六開關219和第七開關220導通。
與圖3A所示的狀態相同，電流按照電流源線202→電容器元件213→電流源線201的順序流動，如虛線所示，并且電荷被儲存和保存在電容器元件213中。電容器元件213可以在所儲存的電荷基礎上提供電壓。當基于所儲存電荷的電壓超過每個晶體管的閾值(Vth)時，電流饋送給并聯連接的第一晶體管211和第二晶體管212，如實箭頭所示。在這種情況下，第一晶體管211和第二晶體管212設置成提供一定的信號電流(Idata)。
之后，如圖4B所示發光(發光狀態)。在這種情況下，除了圖3B中的發光操作之外，掃描線203使第五開關218導通，使第六開關219和第七開關220斷開。然后電流饋送給串聯連接的第一晶體管211和第二晶體管212，如實箭頭所示，并提供給發光元件。
在根據本實施方式的電流源電路中，晶體管和開關的連接關系不限于圖2A和2B中所示的那樣，而是可以按照需要來設置，以便獲得如圖22A-22C所示的電流路徑。
如上所述，可以使用單元(更具體地說，是由掃描線控制的開關)用于在設置操作期間并聯連接晶體管和在發光期間串聯連接晶體管。這樣，即使當將要輸送給發光元件的電流IE具有非常小的值時，也可以在短時間內可靠地進行設置操作。
當第一晶體管211和第二晶體管212具有相等的溝道形成區的溝道長度(L)和溝道寬度(W)時，和當第一晶體管211和第二晶體管212并聯連接時，寬度W和長度L變為兩倍。因此，將饋送給發光元件的電流IE和將在設置操作期間饋送的電流Idata具有由下式表示的關系IE＝Idata×(1/2)×(1/2)＝(1/4)×Idata。
圖23A-23C表示電流源電路的驅動元件具有三個晶體管的電路結構。
圖23A-23C中所示的電流源電路具有第一晶體管31、第二晶體管32、第三晶體管33、電容器元件34、發光元件35、電流源線36、和電源線37。第一晶體管31、第二晶體管32和第三晶體管33的極性各為p溝道型。
圖23A表示設置操作期間的電流源電路和電流路徑。圖23B和23C表示發光期間的電流源電路和電流路徑。圖23B和23C不同之處在于電流流動方向和連接是不同的。然而，它們兩個基本上是相同。
根據本發明，如圖23A-23C所示，在設置操作期間第一晶體管31、第二晶體管32和第三晶體管33并聯連接，而在發光期間第一晶體管31、第二晶體管32和第三晶體管33串聯連接。因此，可以在任何地方設置開關，只要能在設置操作期間和發光期間使電流如圖23A-23C所示那樣流動即可。
可以設置驅動晶體管以便在設置操作和發光期間滿足下述要求。首先，在設置操作期間，電流必須如圖23A所示那樣流動，不管由視頻信號控制的晶體管(驅動晶體管)是導通或是斷開。此外，在發光期間(輸入視頻信號時)，電流必須如圖23B或23C所示那樣流動，而在不輸入視頻信號時，電流不必如圖23B或23C所示那樣流動(電流路徑必須被斷開)。
當在本實施方式中設置用于擦除的晶體管時，電流路徑可以設置成斷開，以便切斷發光元件。電流路徑可以通過擦除晶體管斷開。或者，擦除晶體管可以設置成使驅動晶體管關斷。
圖5A表示具體電流源電路。圖5A中的電流源電路具有電流源線501、電流源線502、掃描線503、第一晶體管511、第二晶體管512、第三晶體管513、電容器元件514和第一到第八開關521-528。第一到第八開關521-528由掃描線503控制。盡管如圖5A中所示的為每個開關提供掃描線503，也可以通過設置開關的晶體管的極性而共享一個掃描線。
下面將介紹圖5A中的電流源電路的連接關系。這里，第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513的極性各是p溝道型。
第一晶體管511的柵電極、第二晶體管512的柵電極和第三晶體管513的柵電極彼此連接，構成電流源晶體管。第一開關521連接到電流源線501和電源線502。這樣，可以控制向設置在第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513的柵電極與電源線502之間的電容器元件514提供的電流。第一晶體管511的第一電極經第七開關527連接到電源線502。其第二電極經第六開關526連接到電流源線501。第一晶體管511的第二電極經第八開關528連接到電源線502。第二晶體管512的第一電極經第四開關524連接到電源線502。其第二電極連接到第三晶體管513的第二電極，并經第三開關523連接到電流源線501。第一晶體管511的第一電極和第二晶體管512的第一電極彼此連接。第三晶體管513的第一電極經第二開關522連接到電源線502，并經第五開關525連接到發光元件。
圖5B表示了不同于圖5A中所示的電流源電路。圖5B中的電流源電路不同于圖5A中所示的電流源電路在于，第二晶體管512的第一電極和第三晶體管513的第一電極互相連接。因此，減少了開關的數量和用于開關的布線數量，可以進一步簡化結構。
更具體地說，圖5B中的電流源電路具有電流源線501、電源線502、掃描線503、第一晶體管511、第二晶體管512、第三晶體管513、電容器元件514和第一到第六開關521-526。第一到第六開關由掃描線503控制。
下面將關于不同于圖5A的地方介紹圖5B中的電流源電路的連接關系。這里，第一晶體管511、第二晶體管512、和第三晶體管513的極性各為p溝道型。
第一晶體管511的第一電極不經開關連接到電源線502。第一晶體管511的第二電極連接到第二晶體管512的第二電極，并經第六開關526連接到第三晶體管513的第二電極。此外，第一晶體管511的第二電極經第三開關523連接到電流源501。
下面將介紹圖5A和5B中的電流源電路進行的操作。
圖6A和6B表示在圖5A中的電流源電路中，在設置操作(圖6A)和發光(圖6B)期間的晶體管和開關的狀態。帶有箭頭的虛線和實線(以下稱為虛箭頭和實箭頭)表示電流路徑。
首先，將參照圖6A介紹電流設置期間的操作。第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513的極性各為p溝道型。
掃描線503使第一開關521、第二開關522、第三開關523、第四開關524、第六開關526以及第七開關527導通，并使第五開關525和第八開關528斷開。如虛線所示，電流按照電流源線502→電容器元件514→電流源線501的順序流動，并且電荷被儲存和保存在電容器元件514中。電容器元件514可以在所儲存的電荷基礎上提供電壓。當基于所儲存電荷的電壓超過第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513的閾值(Vth)時，電流流向通過開關并聯連接的第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513，如實箭頭所示。在這種情況下，第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513設置成提供一定量的信號電流(Idata)。
之后，如圖6B所示發光(發光狀態)。首先，掃描線503使第一開關521、第二開關522、第三開關523、第四開關524、第六開關526和第七開關527斷開，并使第五開關525和第八開關528導通。然后，電流饋送給串聯連接的第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513，如實箭頭所示，并且信號電流(Idata)提供給發光元件。
下面，圖7A和7B表示在設置操作期間(圖7A)和發光期間(圖7B)，圖5B中的電流源電路中晶體管和開關的狀態。虛箭頭和實箭頭表示電流路徑。
首先，將參照圖7A介紹電流設置期間的操作。這里，第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513的極性各為p溝道型。
掃描線503使第一開關511、第二開關512、第三開關513、第四開關514和第六開關516導通，并使第五開關515斷開。然后，與圖6A中所示的狀態相同，電流按照虛線所示方向流動，電荷被儲存和保存在電容器元件514中。電容器元件514可以在所儲存的電荷基礎上提供電壓。當基于所儲存電荷的電壓超過每個晶體管的閾值(Vth)時，電流饋送給并聯連接的第一到第三晶體管511-513，如實箭頭所示。在這種情況下，第一到第三晶體管511-513設置成提供一定的信號電流(Idata)。
之后，如圖7B所示發光(發光狀態)。在這種情況下，掃描線503使第一開關521、第二開關522、第三開關523、第四開關524和第六開關526斷開，并使第五開關525導通。然后，電流饋送給串聯連接的第一到第三晶體管511-513，如實箭頭所示，并且提供給發光元件。
在根據本實施方式的電流源電路中，晶體管和開關的連接關系不限于圖5A和5B中所示的那樣，而是可以按照需要進行設置，以便獲得如圖23A-23C所示的電流路徑。
如上所述，可以使用單元(更具體地說，是由掃描線控制的開關)用于在設置操作期間并聯連接晶體管和在發光期間串聯連接晶體管。這樣，即使當將要提供給發光元件的電流IE具有非常小的值時，也可以在短時間內可靠地進行設置操作。
當第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513具有相等的溝道形成區的溝道長度(L)和溝道寬度(W)時，和當第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513并聯連接時，寬度W和長度L變為三倍。因此，將饋送給發光元件的電流IE和將在設置操作期間饋送的電流Idata具有由下式表示的關系IE＝Idata×(1/3)×(1/3)＝(1/9)×Idata。
對于本實施方式，前面已經介紹了提供兩個晶體管和三個晶體管作為用于電流源電路的驅動元件的情況。然而，很顯然，根據本實施方式可以根據需要提供更多的晶體管。
如上所述，晶體管設置成在電流設置期間并聯連接，在發光期間串聯連接。換言之，提供用于使晶體管在電流設置操作期間并聯連接和在發光期間串聯連接的單元。
由于將設置信號電流提供給發光元件，因此驅動晶體管只用作開關元件。因此，可以減少由于晶體管電特性的變化造成的強度變化。
當晶體管具有相同的電特性時，和當電流源晶體管包括兩個晶體管時，在設置時間時的電流值是將要輸送給發光元件的電流值的四倍(22倍)。一般情況下，當n個晶體管設置在電流源電路中時，在設置時間時的電流值IW和將要輸送給發光元件的電流值IE滿足以下關系式IW＝n2×IE。
為了滿足上述關系式，晶體管必須具有相同的電特性。然而，即使晶體管的電特性稍微變化，實際上也可以大致滿足上述關系式。
因此，在具有多個晶體管作為驅動元件的電流源電路中，多個晶體管的連接可以分別根據電流寫入和由發光元件進行的發光而在并聯連接和串聯連接之間轉換。這樣，在設置時間時的電流值IW和在發光期間輸送給發光元件的電流值IE可以任意設置。因此，即使IE很小，也可以可靠地進行設置操作。此外，可以減少設置時間。另外，可以減少發光元件的亮度的變化。
下面參照圖8A-8C和圖24介紹根據第二實施例的具有在發光期間如圖22B所示用于饋送電流的電流源電路的具體像素結構。
圖8A表示包括圖22A-22C中所示的電流源電路的像素的例子。像素包括信號線801、第一掃描線802、第二掃描線803、第三掃描線804、電流源線805、電源線806、用于選擇的第一晶體管811、用于擦除的第二晶體管812、用于驅動的第三晶體管813、用于發光的第四晶體管814、作為電流源晶體管的用于電流源的第五晶體管815和第六晶體管816、用于保存的第七晶體管817、用于電流輸入的第八晶體管818、用于轉換的第九晶體管819、第一存儲電容器820、第二存儲電容器821和發光元件822。
根據本實施方式，可以任意設置用于擦除的晶體管，并且其可以設置在任何位置上，只要在需要切斷發光元件時電流不饋送給發光元件即可。例如，用于擦除的第二晶體管812可以設置在用于使電容器元件820中的電荷放電的位置上，或者設置在用于在電流流動的路徑上切斷輸送給發光元件822的電流的位置上。根據本實施方式，電流切斷可以由用于擦除的晶體管來控制，或者用于擦除的晶體管可以設置成使得驅動晶體管可以控制電流切斷。
對于以一幀被分為任意數量的時間灰度級法(Time Gray ScaleMethod)進行多級灰度的顯示，可以自由設置用于擦除的第二晶體管812，以便提供在任意時刻停止發光元件的發光的擦除時間。然后，在發光元件發射光的時間段(點亮時間)比尋址時間長時，不需要擦除晶體管。這樣，用于擦除的晶體管可以任選地進行設置，也可以在圖8A-8C和圖24所示的像素中省略。尋址時間、擦除時間、點亮時間將在實施方式6中介紹。
當在設置時控制第二晶體管812和/或第三晶體管813斷開時，不需要第四晶體管814。
下面將介紹各個部件之間的連接關系。
第一晶體管811的第一電極連接到信號線801，第一晶體管811的柵電極連接到第一掃描線802。第一晶體管811的第二電極連接到第三晶體管813的柵電極，并經第一存儲電容器820連接到電源線806。第一存儲電容器820可以保存第一晶體管811的柵-源電壓。第二晶體管812的柵電極連接到第二掃描線803，其第一電極連接到第三晶體管813的第二電極。第二晶體管812的第二電極連接到第四晶體管814的第一電極。第三晶體管813的第一電極連接到發光元件822。第四晶體管814的柵電極連接到第三掃描線804，其第二電極連接到第六晶體管816的第二電極和第九晶體管819的第一電極。第五晶體管815的柵電極和第六晶體管816的柵電極彼此連接，以便建立電流源晶體管，并且還連接到第七晶體管817的第一電極。第二存儲電容器821連接在電源線806與第五晶體管815和第六晶體管816的柵電極之間。第五晶體管815的第一電極連接到電源線806。第六晶體管816的第一電極經第九晶體管819連接到電源線806。第五晶體管815的第二電極、第六晶體管816的第二電極和第七晶體管817的第二電極彼此連接，并進一步經第八晶體管818連接到電流源線805。第四晶體管814的柵電極、第七晶體管817的柵電極、第八晶體管818的柵電極和第九晶體管819的柵電極連接到第三掃描線804。
用于擦除的第二晶體管812的位置不限于圖8A所示的位置。例如，如圖8B所示，用于擦除的第二晶體管812可以設置在使電容器元件820中的電荷放電的位置上。或者，如圖8C所示，用于擦除的第二晶體管812可以設置在電流流動的路徑上，以便切斷將輸送給發光元件822的電流。
在圖8A和8B中，當在擦除時間中設置信號電流時，即，當在第二晶體管812和/或第三晶體管813斷開的時間段內設置信號電流時，可以省略(移除)第四晶體管814。
此外，如圖24所示，用于驅動的第三晶體管813可以設置在第五晶體管815的第一電極和第八晶體管818的第一電極之間。然后，新的晶體管823可以設置在第三晶體管813和電源線806之間。
下面將介紹用于設置電流和用于發光的操作。
顯示屏具有如圖8A-8C所示的多個像素，并且順序選擇第一掃描線802。然后，連接到選中的第一掃描線802的第一晶體管811導通，并且從信號線801輸入視頻信號。基于輸入的視頻信號，在第一存儲電容器820中儲存電荷。當所儲存的電荷量超過第三晶體管813的Vgs時，第三晶體管813導通，并可以向發光元件822輸送信號電流。通過這個操作，可以顯示圖像。
響應于信號電流可以輸送給發光元件的狀態，例如，由第三掃描線804控制的第四晶體管814導通。然后，由電流源電路設置的信號電流輸送給發光元件822。換言之，如在圖2A和3B中所述的串聯連接的第一晶體管211和第二晶體管212，對應于圖8A-8C中的第五晶體管815和第六晶體管816。信號電流經串聯連接的第五晶體管815和第六晶體管816輸送給發光元件822。
換言之，圖2A中的第一開關214、第二開關215和第三開關216分別對應于圖8A-8C中的第七晶體管817、第九晶體管819和第八晶體管818。
在電流源電路中用于設置信號電流的操作與圖3A所示的相同，這里省略其說明。
如上所述，根據本發明，電流源電路的驅動元件包括多個晶體管。這樣，可使用單元(根據本實施方式為晶體管)用于在寫電流的設置操作期間并聯連接晶體管，和在使發光元件發光的發光期間串聯連接晶體管。然后，在設置操作期間的電流值IW和在發光期間將要輸送給發光元件的電流值IE可以任意設置。這樣，即使電流IE非常小，也可以可靠地進行設置操作。此外，可以減少設置時間。此外，根據本發明可以減少發光元件的亮度的變化。
在本實施方式中，將參照圖9、10、11A、11B、12、13和圖25-27介紹設有在發光時電流如圖22C所示那樣流動的電流源電路的像素的具體例子。圖22B和22C不同之處在于，電流流動的方向和連接是不同的。然而，它們兩個基本上是相同的。
圖9中所示的像素是設有圖22A-22C中的電流源電路的像素的例子。第五晶體管815的第二電極連接到第六晶體管816的第二電極。在圖9的像素中提供第十晶體管910到第十二晶體管912并由第三掃描線804控制。
第十晶體管910連接在構成電流源晶體管的第五晶體管815的第一電極和電源線806之間。第十一晶體管911連接在第五晶體管815的第二電極和電源線806之間。第十二晶體管912連接在第五晶體管815的第一電極和第七晶體管817的第二電極之間。
圖9中的像素示意性地表示圖2B中所示的電流源電路。圖2B中的第五開關218、第六開關219和第七開關220分別對應第十晶體管910、第十一晶體管911和第十二晶體管912。
根據本實施方式，擦除晶體管可以任意提供，并且可以設置在任何位置上，只要在需要切斷發光元件時電流不流到發光元件即可。例如，用于擦除的第二晶體管812可以設置在使電容器元件820中的電荷放電的位置上，或者設置用于在電流流動的路徑上切斷輸送給發光元件822的電流的位置上。根據本實施方式，電流切斷可以由用于擦除的晶體管來控制，或者用于擦除的晶體管可以設置成使得驅動晶體管可以控制電流切斷。
對于以一幀被分為任意數量的時間灰度級法進行多級灰度的顯示，可以自由設置用于擦除的第二晶體管812，以便提供在任意時刻停止發光元件發光的擦除時間。然后，在發光元件發射光的時間段(點亮時間)比尋址時間長時，不需要擦除晶體管。這樣，用于擦除的晶體管可以任選地進行設置，也可以在圖8A-8C和圖24所示的像素中將其省略。尋址時間、擦除時間、點亮時間將在實施方式6中介紹。
當在設置中控制第二晶體管812和/或第三晶體管813使其斷開時，不需要第四晶體管814。
然后，連接到選中的第一掃描線802的第一晶體管811導通，從信號線801輸入視頻信號。基于輸入的視頻信號，在第一存儲電容器820中儲存電荷。當所儲存的電荷量超過第三晶體管813的Vgs時，第三晶體管813導通，并可以向發光元件822輸送信號電流。
響應于信號電流可以輸送給發光元件的狀態，由第三掃描線804控制的第四晶體管814導通。然后，由電流源電路設置的信號電流輸送給發光元件822。換言之，如在圖4B中所述的串聯連接的第一晶體管211和第二晶體管212對應于圖9中的第五晶體管815和第六晶體管816。信號電流經串聯連接的第五晶體管815和第六晶體管816輸送給發光元件822。
設置電流源電路中的信號電流的操作與圖4A中所述的相同，因此這里省略其說明。
下面，圖10中所示的像素不同于圖9中所示的像素在于，第七晶體管817的第一電極直接連接到第八晶體管818的第一電極上。
圖10中的第十晶體管910、第十一晶體管911和第十二晶體管912分別對應于圖2B中的第五開關218、第六開關219和第七開關220。用于設置或發光的操作與圖4A和4B中的相同，因此省略其說明。
換言之，圖10中的像素可以應用于設有圖22A-22C所示的電流源電路的像素，從而獲得類似效果。
下面，圖11A中所示的像素不同于圖10所示的像素之處在于，第七晶體管817的第一電極直接連接到電流源805。
而且，如圖11B所示，用于驅動的第三晶體管813可以設置在第五晶體管的第二電極和第六晶體管的第二電極之間，用于擦除的第二晶體管812可以設置在用于防止電流流向發光元件的位置上。
圖11中的第十晶體管910、第十一晶體管911和第十二晶體管912分別對應于圖2B中的第五開關218、第六開關219和第七開關220。用于設置和發光的操作與圖4A和4B的相同，因此這里省略其說明。
換言之，圖11中所示的像素可以應用于設有如圖22A-22C所示的電流源電路的像素，從而獲得類似效果。
下面，圖12中所示的像素不同于圖11中所示的像素的地方在于，用于擦除的第二晶體管812直接連接在電源線806和第十晶體管910的第一電極之間。
通過這種方式，用于擦除的第二晶體管812設置在適當地阻擋電流流向發光元件822的位置上。而且，用于擦除的第二晶體管812可以設置在使第一存儲電容器820的電荷放電的位置上。
圖12中的第十晶體管910、第十一晶體管911和第十二晶體管912分別對應于圖2B中的第五開關218、第六開關219和第七開關220。用于設置或發光的操作與圖4A和4B的相同，因此省略其說明。
換言之，圖12中所示的像素可以應用于設有如圖22所示的電流源電路的像素，從而獲得類似效果。
接著，圖13中所示的像素不同于圖12中所示的像素的地方在于，第十一晶體管912的第一電極直接連接到電流源805。
圖13中的第十晶體管910、第十一晶體管911和第十二晶體管912分別對應圖2B中的第五開關218、第六開關219和第七開關220。用于設置和發光的操作與圖4A和4B的相同，因此省略其說明。
換言之，圖13中示出的像素可以應用于設有圖22所示的電流源電路的像素，從而獲得類似效果。
此外，如圖25所示，用于擦除的第二晶體管812設置在第五晶體管815和電源線806之間，第七晶體管817設置在第二存儲電容器821其中之一和電源線806之間，以便保持電容器元件的電荷，并且第五晶體管815的第二電極可以連接到第六晶體管816的第二電極上。此時，第十晶體管910和第十一晶體管911可以省略。
而且，如圖26所示，用于驅動的第三晶體管813可以設置在第十晶體管910和電源線806之間。此時，第四晶體管814、第十一晶體管911和第十二晶體管912可以省略。
此外，如圖27所示，連接到用于驅動的第三晶體管的用于擦除的第二晶體管812設置在第五晶體管815和電源線806之間，第七晶體管817設置在電容器元件821之一和電流源線805之間，以便保持電容器元件的電荷，并且第五晶體管815的第二電極連接到第六晶體管816的第二電極。此時，第十晶體管910和第十一晶體管911可以省略。
換言之，圖25-27所示的像素可以應用于設有圖22中所示的電流源電路的像素，從而獲得類似效果。
在本實施方式中，將參照圖14介紹提供有電流源電路的具體像素結構，其中電流如圖23B所示那樣流動。
圖14表示包括圖23A-23C中所示的電流源電路的像素的例子。像素具有信號線601、第一掃描線602、第二掃描線603、第三掃描線604、電流源線605、電源線606、用于選擇的第一晶體管611、用于擦除的第二晶體管612、用于驅動的第三晶體管613、用于發光的第四晶體管614、包括電流源晶體管的用于電流源的第五到第七晶體管615、616、617、第八保存晶體管618、用于電流輸入的第九晶體管619、開關第十晶體管620到開關第十二晶體管622、連接到第五晶體管615的第十三晶體管623、第一保存電容器630、第二保存電容器631和發光元件632。
根據本實施方式，擦除晶體管可以任意設置，并且可以設置在任何位置上，只要在需要切斷發光元件時電流不饋送給發光元件即可。例如，用于擦除的第二晶體管612可以設置在電流流動的路徑上用于切斷輸送給發光元件632的電流的位置上，而不是設置在用于使電容器元件630中的電荷放電的位置上。根據本實施方式，電流切斷可以由用于擦除的晶體管來控制，或者用于擦除的晶體管可以設置成使得驅動晶體管可以控制電流切斷。
對于以一幀被分為任意數量的時間灰度級法進行多級灰度的顯示，可以自由設置用于擦除的第二晶體管612，以便提供在任意時刻停止發光元件發光的擦除時間。然后，在發光元件發射光的時間段(點亮時間)比尋址時間長時，不需要擦除晶體管。這樣，用于擦除的晶體管可以任選地進行設置。在有些情況下也可以省略用于擦除的晶體管。尋址時間、擦除時間、點亮時間將在實施方式6中介紹。
當控制第二晶體管612和/或第三晶體管613為關斷狀態時，不需要第四晶體管614。
下面將介紹部件間的連接關系。
第一晶體管611的第一電極連接到信號線601，第一晶體管611的柵電極連接到第一掃描線602。第一晶體管611的第二電極連接到第三晶體管613的柵電極，并經第一存儲電容器630連接到電源線606。第一存儲電容器630可保持第一晶體管611的柵-源電壓。第二晶體管612的柵電極連接到第二掃描線603，其第二電極連接到電源線606。第三晶體管613的第一電極連接到發光元件632。第四晶體管614的柵電極連接到第三掃描線604，其第二電極連接到第三晶體管613的第一電極。第五晶體管615、第六晶體管616和第七晶體管617的柵電極互相連接，包括電流源晶體管，并連接到第八晶體管618的第二電極上。第二存儲電容器631連接在電源線606與第六晶體管616和第七晶體管617的柵電極之間。第五晶體管615的第一電極連接到第十三晶體管623的第一電極，其第二電極經第十晶體管620連接到電源線606上。第六晶體管616的第一電極經第九晶體管619連接到電流源線605，其第二電極經第十一晶體管621連接到電源線606。第七晶體管617的第一電極連接到第六晶體管616的第一電極，其第二電極連接到第四晶體管614的第二電極，并且還經第十二晶體管622連接到電源線606。第四晶體管614的柵電極和第八晶體管618到第十三晶體管623的柵電極各連接到第三掃描線604。
用于擦除的第二晶體管612設置在使電容器元件630的電荷放電的位置上，或者設置在阻擋輸送給發光元件632的電流的位置上。該位置不限于圖14所示的位置。
此外，用于擦除的第二晶體管612可以任意設置。用于擦除的第二晶體管612可以省略，因為用于發光的第四晶體管614具有用作擦除晶體管的功能。然而，在這種情況下，需要提供不同于第三掃描線604的掃描線，以便控制也具有用作擦除晶體管功能的晶體管。
在控制第二晶體管使第三晶體管613設置成關斷狀態的情況下，不需要第四晶體管614。
下面將介紹在上述像素中用于設置電流和用于發光的操作。
顯示屏具有多個像素，其中一個如圖14所示，并且順序地選擇第一掃描線602。然后，連接到選中的第一掃描線602的第一晶體管611導通，并從信號線601輸入視頻信號。基于施入的視頻信號，在第一存儲電容器630中儲存電荷。當所儲存的電荷量超過第三晶體管613的Vgs時，第三晶體管613導通，并且可以向發光元件632輸送信號電流。
響應于其中信號電流可以輸送給發光元件的狀態，由第三掃描線604控制的第四晶體管614導通。然后，由電流源電路設置的信號電流輸送給發光元件632。換言之，如在圖6B中所述的串聯連接的第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513分別對應圖14中的第五晶體管615、第六晶體管616和第七晶體管617。信號電流經串聯連接的第五晶體管615到第七晶體管617輸送給發光元件632。
在電流源電路中用于設置信號電流的操作與圖6A中所述的相同，這里省略其說明。應該注意的是，圖6A中的第一開關521、第二開關522、第三開關523、第四開關524、第六開關526、第七開關527和第八開關528分別對應圖14中的第八晶體管618、第十二晶體管622、第九晶體管619、第十一晶體管621、第十三晶體管623、第十一晶體管621和第十晶體管620。
如上所述，根據本發明，電流源電路的驅動元件包括多個晶體管。這樣，可以使用單元(根據本實施方式為晶體管)用于在寫電流的設置操作期間并聯連接晶體管，和在使發光元件發光的發光期間串聯連接晶體管。然后，在設置操作期間的電流值IW和在發光期間將要輸送給發光元件的電流的電流值IE可以任意設置。這樣，即使電流IE很小，也可以在短時間內可靠地進行設置操作。此外，可以減少設置時間。另外，根據本發明可以減少發光元件的亮度變化。
在本實施方式中，將參照圖15介紹設有電流源電路的像素的具體結構，其中在發光時電流如圖23C所示那樣流動的。圖23B和23C不同之處在于，電流流動的方向和連接是不同的。然而，兩者實質上是相同的。
圖15所示的像素是設有如圖23A-23C所示的電流電路的像素的例子，并且不同于圖14所示的像素的地方在于，第二晶體管設置成使第一存儲電容器630的電荷放電，并且第六晶體管616的第二電極連接到第七晶體管617的第二電極上。此外，第十三晶體管623經第九晶體管619連接到電流源線605，并且第七晶體管617和第八晶體管618的第一電極和第四晶體管614的第二電極連接在第九晶體管619和第三晶體管623之間。
圖15中的第八晶體管618、第九晶體管619、第十一晶體管621、第十二晶體管622和第十三晶體管623分別對應圖5B中的第一開關521、第三開關523、第四開關524、第二開關522和第六開關526。
根據本實施方式，擦除晶體管可以任意設置，并且可以設置在任何位置上，只要在需要切斷發光元件時使電流不流向發光元件即可。例如，用于擦除的第二晶體管612可以設置在使第一存儲電容器630中的電荷放電的位置上，或者設置在用于在電流流動的路徑上切斷輸送給發光元件632的電流的位置上。根據本實施方式，電流切斷可以由用于擦除的晶體管控制，或者用于擦除的晶體管可以設置成使得驅動晶體管可以控制電流切斷。
對于以一幀被分為任意數量的時間灰度級法進行多級灰度的顯示，可以自由設置用于擦除的第二晶體管612，以便提供在任意時刻停止發光元件發光的擦除時間。然后，在發光元件發射光的時間段(點亮時間)比尋址時間長時，不需要擦除晶體管。這樣，用于擦除的晶體管可以任選地進行設置。因此，在有些情況下也可以省略擦除晶體管612。尋址時間、擦除時間、點亮時間將在實施方式6中介紹。
當在設置時控制第二晶體管612和/或第三晶體管613關斷時，不需要第四晶體管614。
連接到選中的第一掃描線602的第一晶體管611導通，并且從信號線601輸入視頻信號。基于輸入的視頻信號，在第一存儲電容器630中儲存電荷。當所存儲的電荷量超過第三晶體管613的Vgs時，第三晶體管613導通，并且可以向發光元件632輸送信號電流。
響應于信號電流可以輸送給發光元件632的狀態，由第三掃描線604控制的第四晶體管614導通。然后，由電流源電路設置的信號電流輸送給發光元件632。換言之，如在圖7B中所述的串聯連接的第一晶體管511、第二晶體管512和第三晶體管513，對應于圖15中的第五晶體管615、第六晶體管616和第七晶體管617。信號電流經串聯連接的第五晶體管615、第六晶體管616和第七晶體管617輸送給發光元件632。
在電流源電路中用于設置信號電流的操作與圖7A所述的相同，因此省略其說明。
如上所述，根據本發明，電流源電路的驅動元件包括多個晶體管。這樣，可使用單元(根據本實施方式為晶體管)用于在寫電流的設置操作期間并聯連接晶體管，和在使發光元件發光的發光期間串聯連接晶體管。然后，在設置操作期間的電流值IW和在發光期間將要輸送給發光元件的電流值IE可以任意設置。這樣，即使電流IE非常小，也可以可靠地進行設置操作。此外，可以減少設置時間。此外，根據本發明可以減少發光元件的亮度的變化。
在上面的實施方式中，構成電流源電路晶體管的每個晶體管的極性為p溝道型，這只是一個例子。本發明不限于此，也可以采用n溝道型晶體管。
根據本實施方式，使用時間灰度級法用于以多級灰度進行顯示。圖16A和16B表示以時間灰度級法進行多級灰度顯示的時序圖。
圖16A示出了幀周期F1和F2。在幀周期F1和F2中，每個幀周期被分為三個子幀周期SF1、SF2和SF3。每個子幀周期SF1、SF2和SF3具有寫周期(還稱為尋址周期)Ta1、Ta2和Ta3以及點亮周期(還稱為發光周期或顯示周期)Ts1、Ts2和Ts3。在每個寫周期Ta1、Ta2和Ta3期間，順序選擇第一行到最后一行掃描線，并且將信號電流寫入選中的像素中。在每個點亮周期Ts1、Ts2和Ts3期間，發光元件在寫入信號電流的基礎上被點亮。
具有短點亮周期的子幀周期與下一寫周期重疊，這是個問題。因此，具有短點亮周期的子幀周期(圖16中的SF3)具有用于強制終止點亮周期的擦除周期Te。當提供擦除周期時，圖8A-8C、9-13和圖24-27中所示的像素中的第二晶體管812以及圖14和15所示像素中的第二晶體管612對應于擦除晶體管。
在寫周期期間，在像素中進行圖3B、4B、6B和7B之一所示的發光操作。
當用于控制發光元件和電流源電路之間的連接的開關斷開時(見圖3A、4A、6A和7A)，執行用于設置信號電流的操作。這樣，在擦除周期Te中必須執行用于設置信號電流的操作。因此，在與擦除周期Te匹配的周期中提供設置周期Tc。
在設置周期期間，執行圖3A、4A、6A和7A之一所示的操作。
然而，實際上，在設置周期期間難以對所有像素完成設置操作。因此，對于連接到其中一行掃描線的像素的設置操作需要一定的時間周期。
在設置周期中用于選擇每個掃描線的速度希望與寫周期和/或擦除周期的速度相同。這樣，即使當對于連接到其中一行掃描線的像素的設置操作花費時間，也可以提前所花費時間量來選擇掃描線。因此，可以以任意間隔對連接到掃描線的像素進行設置操作。
例如，如圖6B所示，可以對連接到每兩個掃描線的像素執行設置操作。在圖16B中，選中的掃描線是高，其它掃描線是低。
然后，在設置周期Tc中選擇在第一行的掃描線，并通過花費用于選擇三行掃描線(對應于第一行到第三行)的時間進行設置操作。接著，選擇第四行的掃描線，并且通過花費用于選擇三行掃描線的時間類似地進行設置操作。接下來，對第七行、第十行等掃描線依次進行設置操作。這些設置操作是在一個設置周期中進行的。
在下一設置周期中，首先選擇第二行的掃描線，并花費用于選擇三行掃描線(對應于第一到第三行)的時間進行設置操作。接著，對第五行、第八行等的掃描線依次執行設置操作。
在下一設置周期中，首先選擇第三行的掃描線，并花費用于選擇三行掃描線(對應于第一到第三行)的時間進行設置操作。接著，對第六行、第九行等的掃描線依次執行設置操作。
當選擇每兩個掃描線用于設置操作時，如圖16B所示，可以在三個設置周期Tc中完成對所有像素的設置操作。
顯然，掃描線的間隔可以任意設定，掃描線的間隔可以隨著設置操作所需的時間增加而增加。此外，子幀周期的數量可以根據需要進行設定。
為了更快地進行設置操作，可以增加電流源電路的電流源晶體管的晶體管數量。如在實施方式2到實施方式5中所述的，電流源晶體管可以包括兩個或三個晶體管。
一個設置操作結束到下一個設置操作的周期可以任意設定。在儲存在電容器元件821中的電荷由于泄漏等原因下降時，可以執行下一設置操作。設置操作不必總是從第一掃描線開始執行。
當一幀具有多個子幀周期時，和當點亮時間比尋址時間短時，需要多次擦除時間。然后，可以提供多個設置周期，并且設置操作可以花費更多時間。
如上所述，根據本實施方式的驅動方法，通過有效地使用擦除時間可以進行設置操作。此外，由于在設置操作時晶體管并聯連接，因此可以快速地設定信號電流。
根據本實施方式，圖8A-8C中所示的像素中的每個晶體管是薄膜晶體管(以下稱為TFT)。圖17表示根據本實施方式的TFT的頂視圖。該晶體管可以通過使用單晶、SOI、有機晶體管等制造。在圖17中，省略了第二電容器元件821，并且用于擦除的第二晶體管812還用作發光的第四晶體管814。
參見圖17，在用于形成TFT的區域中構圖同一層，以便獲得多個有源層。接著，構圖同一層，以便獲得第一掃描線802、第二掃描線803和第三掃描線804。之后，構圖同一層，以便獲得信號線801、電流源線805和電源線806。最后，提供發光元件的第一電極(這里為陽極)。
提供用于選擇的第一晶體管811。第一晶體管811的柵電極是第一掃描線802的一部分。第一晶體管811具有雙柵結構，它具有在一個有源層(半導體膜)上的兩個柵電極。這樣，在雙柵結構中可以比具有在一個有源層上的一個柵電極的單柵結構更可靠地進行選擇(轉換)。第一晶體管811可以具有在一個有源層上的三個或更多個柵電極的多柵結構。
提供了還用作發光晶體管的用于擦除的第二晶體管812(814)。第二晶體管812(814)的柵電極是第二掃描線803的一部分。提供了用于驅動的第三晶體管813，并且第三晶體管813的柵電極經接觸件連接到第一晶體管的第二電極。
為了減少電流源晶體管的第五晶體管815和第六晶體管816中的變化，優選增加TFT的溝道形成區的溝道長度(L)和溝道寬度(W)。此外，優選在用于使有源層結晶的一個方向上照射激光。此外，通過增加溝道形成區的L和W，增加柵極電容。因此，可以省略第二電容器元件821。
此外，提供第七晶體管817、第八晶體管818和第九晶體管819。第七晶體管817、第八晶體管818和第九晶體管819的柵電極連接到第三掃描線804。第七晶體管817的第一電極連接到第五晶體管和第六晶體管的柵電極。提供第一存儲電容器820，并且第一存儲電容器820包括有源層和與掃描線相同的層。
這些TFT每個的結構可以具有其中柵電極設置在溝道形成區上的頂柵型結構，或者可以具有相反的底柵型結構。雜質區(源區或漏區)可以采用偏移結構和/或GOLD結構。
下面是具有設有根據本發明形成的發光元件的像素部分的電子裝置的例子攝像機、數字照相機、護目鏡型顯示器(頭戴型顯示器)、導航系統、音頻播放器(汽車音響、音響部件等)、筆記本型個人計算機、游戲機、便攜式信息終端(移動計算機、移動電話、移動型游戲機、電子書等)、配備有記錄介質的圖像播放器(具體地說，是備有顯示器的裝置，每個顯示器能播放記錄介質，如數字通用盤(DVD)，并顯示其圖像)等。特別是，關于便攜式信息終端，通常從斜的方向觀看其屏幕，由于寬視角被認為是很重要的，因此希望使用設有發光元件的顯示器件。這些電子裝置的具體例子示于圖19A-19H中。
圖19A表示顯示器件，它包括外殼2001、支撐基座2002、顯示部分2003、揚聲器部分2004、視頻輸入端子2005等。根據本發明形成的設有發光元件的像素部分可以應用于顯示部分2003。應該指出，用于顯示信息的所有發光器件包括用于個人計算機的發光器件、用于接收TV廣播的發光器件，用于顯示廣告信息的發光器件等也被包含于顯示器件中。
圖19B表示靜態式數字照相機，它包括主體2101、顯示部分2102、圖像接收部分2103、操作鍵2104、外部連接端口2105、快門2106等。根據本發明形成的設有發光元件的顯示部分可應用于顯示部分2102。
圖19C表示筆記本型個人計算機，它包括主體2201、外殼2202、顯示部分2203、鍵盤2204、外部連接端口2205、指向鼠標2206等。根據本發明形成的設有發光元件的顯示部分可應用于顯示部分2203。
圖19D表示移動計算機，它包括主體2301、顯示部分2302、開關2303、操作鍵2304、紅外端口2305等。根據本發明形成的設有發光元件的顯示部分可應用于顯示部分2302。
圖19E表示設有記錄介質的便攜式圖像播放機(具體為DVD播放機)，它包括主體2401、外殼2402、顯示部分A2403、顯示部分B2404、記錄介質(如DVD)只讀部分2405、操作鍵2406、揚聲器部分2407等。根據本發明形成的設有發光元件的顯示部分可用在顯示部分A2403和顯示部分B2404中，而顯示部分A2403主要顯示圖像信息，顯示部分B2404主要顯示字符信息。應該指出的是，設有記錄介質的圖像播放機包括家庭使用的游戲機。
圖19F表示護目鏡型顯示器(頭戴型顯示器)，它包括主體2501、顯示部分2502、臂部分2503等。本發明可用在顯示部分2502中。根據本發明形成的設有發光元件的像素部分可以用在顯示部分中。
圖19G表示攝像機，它包括主體2601、顯示部分2602、外殼2603、外部連接端口2604、遙控接收部分2605、圖像接收部分2606、電池2607、音頻輸入部分2608、操作鍵2609、接目鏡2610等。根據本發明形成的設有發光元件的顯示部分可應用于顯示部分2602。
這里，圖19H表示移動電話，它包括主體2701、外殼2702、顯示部分2703、音頻輸入部分2704、音頻輸出部分2705、操作鍵2706、外部連接端口2707、天線2708等。根據本發明形成的設有發光元件的顯示部分可應用于顯示部分2703。應該指出的是通過在顯示部分2703的黑色背景上顯示白色字符，可以減少移動電話的功耗。
如上所述，本發明可以廣泛地應用和用在各種領域中的電子裝置中。此外，本實施方式的電子裝置可以采用實施方式1到實施方式7的任一種像素結構。
實施方式8中所示的電子裝置具有安裝了包括控制器、電源電路等的IC的模塊，該模塊在與發光元件密封的狀態下安裝在面板上。模塊和面板對應于顯示器件的一個模式。這里，將介紹模塊的具體結構。
圖20A表示安裝在面板900上的具有控制器901和電源電路902的模塊的外部輪廓圖。面板900設有在各個像素上具有發光元件的像素部分903、用于選擇由像素部分903所擁有的像素的掃描線驅動電路904、以及用于向選中的像素輸送視頻信號的信號線驅動器電路905。
同時，印刷板906設有控制器901和電源電路902。從控制器901或電源電路902輸出的各種信號和電源電壓經FPC 907輸送給面板900中的像素部分903、掃描線驅動器電路904和信號線驅動器電路905。
經過設有多個輸入端子的接口(I/F)部件908來輸送給印刷板906各個信號和電源電壓。
順便提及，盡管在本實施方式中，印刷板906通過利用FPC安裝在面板900上，但是本發明不限于這種結構。也可以采用COG(玻璃上芯片)法在面板900上直接安裝控制器901和電源電路902。
而且，在印刷板906上，存在有電源電壓或信號中可能包含噪聲、或者信號上升遲緩的情況，這是由于形成在引線布線之間的電容和由布線本身所具有的電阻造成的。因而，各種元件如電容器和緩沖器可以設置在印刷板806上，以便防止噪聲包含于電源電壓或信號中，或者防止信號上升變得遲緩。
圖20B是表示印刷板906的結構的方框圖。輸送給接口908的各個信號和電源電壓則輸送給控制器901和電源電路902。
控制器901具有鎖相環路(PLL)910、控制信號產生電路911；如果需要，還可以具有A/D轉換器909、SRAM(靜態隨機存取存儲器)912、913。提供A/D轉換器和SRAM取決于輸入的信號是模擬信號還是數字信號，或者取決于是由模擬信號或數字信號來控制面板的像素結構的情況。此外，在進行數字驅動的情況下提供SRAM。應該指出的是，代替SRAM，還可以使用SDRAM，或者可以采用DRAM(動態隨機存取存儲器)，只要可以以高速進行數據的寫和讀操作即可。
經過接口908輸送的視頻信號在A/D轉換器909中進行并-串轉換，并且所產生的用作對應R、G、B各種顏色的視頻信號的信號被輸入給控制信號產生部分911。此外，在經接口908輸送的各個信號基礎上，在A/D轉換器909中產生Hsync信號、Vsync信號、時鐘信號CLK和交變電壓(AC Cont)，并且這些信號輸入給控制信號產生部分911。
鎖相環路910具有使經接口908輸送的各個信號的頻率相位與控制信號產生電路911的工作頻率相位同步的功能。控制信號產生電路911的工作頻率不必與經接口908輸送的各個信號的頻率相同，而是可以在鎖相環路910中利用彼此同步的方式，調節控制信號產生電路911的工作頻率。
輸入到控制信號產生電路911的視頻信號一次被寫入和保存在SRAM 912、913上。控制信號產生電路911從保存在SRAM 912上的視頻信號的所有位中，逐位地讀出對應所有像素的視頻信號，并將它們輸送給面板900中的信號線驅動器電路905。
控制信號產生部分911向面板900中的掃描線驅動器電路904輸送關于時間段的信息，在該時間段期間每一位的發光元件引起發光。
電源電路902向面板中的信號線驅動器電路905、掃描線驅動器電路904和像素部分903輸送預定電源電壓。
接著，將參照圖21詳細介紹電源電路902的結構。電源電路902包括使用四個轉換調節器控制器960的轉換調節器954和串聯調節器955。
一般情況下，與串聯調節器相比，尺寸小且重量輕的轉換調節器除了減小電壓之外，還可以升高電壓和使極性反向。另一方面，只用在減小電壓中的串聯調節器與轉換調節器相比具有良好的輸出電壓精確度，幾乎不產生波動或噪聲。本實施方式的電源電路902采用兩者的組合。
圖21所示的轉換調節器954具有轉換調節器控制器(SWR)960、衰減器(ATT)961、變壓器(T)962、電感器(L)963、參考電源(Vref)964、振蕩器電路(OSC)965、二極管966、雙極晶體管967、變阻器968和電容器969。
當外部Li離子電池等的電壓(3.6V)在轉換調節器954中被變換時，產生將要輸送給陰極的電源電壓，和將要輸送給轉換調節器854的電源電壓。
串聯調節器955具有帶隙電路(BG)970、放大器971、運算放大器972、電流源973、變阻器974和雙極晶體管975，并被輸送以在轉換調節器954中產生的電源電壓。
在串聯調節器955中，由轉換調節器954產生的電源電壓用于產生將要輸送給布線(電流源線)的直流電源電壓，用于給發光元件的各種顏色的陽極輸送電流，這取決于由帶隙電路970產生的恒定電壓。
順便提及，電流源973用于將視頻信號電流寫到像素中的驅動方法。在這種情況下，由電流源973產生的電流輸送給面板900中的信號線驅動器電路905。在將視頻信號電壓寫到像素中的驅動方法的情況下，不必提供電流源973。
應該指出的是，轉換調節器、OSC、放大器、和運算放大器可以通過使用上述制造方法來形成。
因此，在具有多個晶體管作為驅動元件的電流源電路中，多個晶體管的連接可以分別根據電流寫入和發光元件的發光而在并聯連接和串聯連接之間轉換。這樣，在設置時間時的電流值IW和在發光期間輸送給發光元件的電流值IE可以任意設置。因此，即使IE很小，也可以可靠地進行設置操作。此外，可以減少設置時間。根據本發明，通過精確地設置信號電流可以減少發光元件的亮度變化。
權利要求
1.一種電流源電路，包括多個晶體管；用于切換多個晶體管的串聯和并聯連接的裝置；用于將經過多個晶體管輸入的第一電流轉換為電壓的裝置；用于保存被轉換的電壓的裝置；用于將被保存的電壓轉換成第二電流的裝置；和用于向被驅動的目標輸送所轉換的第二電流的裝置。
2.一種電流源電路，包括多個晶體管；用于切換多個晶體管的串聯和并聯連接的裝置；用于將經過多個晶體管輸入的第一電流轉換為電壓的裝置；用于保存被轉換的電壓的裝置；用于將被保存的電壓轉換成第二電流的裝置；和用于向被驅動的目標輸送所轉換的第二電流的裝置，其中在向被驅動目標輸送電流時，多個晶體管串聯連接，而在第一電流被轉換為電壓時，多個晶體管并聯連接。
3.一種電流源電路，包括第一晶體管和第二晶體管；連接到第一晶體管和第二晶體管的柵電極的電容器元件；連接到電容器元件的一端的電源線；連接到電容器元件的另一端的電流源線；和將保存在電容器元件中的電荷作為電流輸送給被驅動目標的裝置。
4.根據權利要求3所述的電流源電路，其中第一晶體管和第二晶體管是p溝道型薄膜晶體管。
5.根據權利要求3所述的電流源電路，其中第一晶體管和第二晶體管是單晶、SOI或有機晶體管。
6.一種電流源電路，包括第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管；連接到第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管的柵電極的電容器元件；連接到電容器元件的一端的電源線；連接到電容器元件的另一端的電流源線；和將保存在電容器元件中的電荷作為電流輸送給被驅動目標的裝置。
7.根據權利要求6所述的電流源電路，其中第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管是p溝道型薄膜晶體管。
8.根據權利要求6所述的電流源電路，其中第一晶體管、第二晶體管和第三晶體管是單晶、SOI或有機晶體管。
9.一種顯示器件，它包括發光元件和用于給發光元件輸送電流的電流源電路，其中電流源電路具有多個晶體管；用于切換多個晶體管的串聯和并聯連接的裝置；用于將經過多個晶體管輸入的第一電流轉換為電壓的裝置；用于保存所轉換的電壓的裝置；用于將所保存的電壓轉換成第二電流的裝置；和用于向發光元件輸送所轉換的第二電流的裝置。
10.一種顯示器件，包括掃描線；向其輸入數字信號的信號線；設置在掃描線和信號線的交叉位置上的發光元件；和向發光元件輸送電流的電流源電路；其中電流源電路具有多個晶體管；用于切換多個晶體管的串聯和并聯連接的裝置；用于將經過多個晶體管輸入的第一電流轉換為電壓的裝置；用于保存被轉換的電壓的裝置；用于將所保存的電壓轉換成第二電流的裝置；和用于向發光元件輸送所轉換的第二電流的裝置。
11.一種用于驅動電流源電路的方法，該電流源電路具有第一晶體管、第二晶體管、連接到第一晶體管和第二晶體管的柵電極的電容器元件、以及連接到電容器元件的電流源線和電源線，該方法包括以下步驟將從電源線輸送的電流經并聯連接的第一晶體管和第二晶體管饋送給電源線；和將來自電源線的電流經串聯連接的第一和第二晶體管饋送給被驅動的目標。
12.一種用于驅動電流源電路的方法，該電流源電路具有第一晶體管、第二晶體管、連接到第一晶體管和第二晶體管的柵電極的電容器元件、以及連接到電容器元件的電流源線和電源線，該方法包括以下步驟當對第一晶體管和第二晶體管進行設置操作時，將第一晶體管和第二晶體管并聯連接；和當電流從第一晶體管和第二晶體管向被驅動目標輸送時，將第一晶體管和第二晶體管串聯連接。
13.一種用于驅動電流源電路的方法，該電流源電路具有第一晶體管、第二晶體管、連接到第一晶體管和第二晶體管的柵電極的電容器元件、以及連接到電容器元件的電流源線和電源線，該方法包括以下步驟向電容器元件饋送電流并保存電荷，使得電容器元件可以饋送預定量的電壓；在預定量電壓的基礎上向并聯連接的第一晶體管和第二晶體管輸送電流，使得這些晶體管可以饋送預定量的電流；和經串聯連接的第一晶體管和第二晶體管向被驅動目標輸送預定量的電流。
14.一種用于操作顯示器件的方法，該顯示器件包括電流源電路，具有第一晶體管、第二晶體管、連接到第一晶體管和第二晶體管的柵電極的電容器元件、以及連接到電容器元件的電流源線和電源線，和連接到第二晶體管的一個電極上的發光元件，該方法包括以下步驟向電容器元件饋送電流并保存電荷，使得電容器元件可以饋送預定量的電壓；在預定量電壓的基礎上向并聯連接的第一晶體管和第二晶體管輸送電流，使得這些晶體管可以饋送預定量的電流；和經串聯連接的第一晶體管和第二晶體管向發光元件輸送預定量的電流。
15.一種用于驅動顯示器件的方法，該顯示器件包括多個掃描線；向其輸入數字信號的多個信號線；設置在掃描線和信號線的交叉位置上的發光元件；和向發光元件輸送電流的電流源電路，該方法包括以下步驟將與輸入到信號線的視頻信號的同步化時序對應的單位幀周期分為m個子幀周期SF1、SF2、...和SFm(其中m是2或更大的自然數)，并給m個子幀周期SF1、SF2、...和SFm中的至少一個提供擦除時間；和在擦除時間內對電流源電路進行設置操作。
全文摘要
在具有發光元件的顯示器件中，精確設置操作需要很多時間，除非信號電流(視頻信號)的電流值設置為高值。相反，用于使發光元件發光的驅動電流值非常小。因此，難以進行精確的設置操作。然而，根據本發明，電流源電路包括多個晶體管。當對電流源電路進行設置操作時多個晶體管并聯連接，而當使發光元件發光時多個晶體管串聯連接。此外，由于發光元件能夠以恒定亮度發光，建立電流源電路的電流值高于驅動電流值，因此提高了設置操作的速度。
文檔編號H05B33/14GK1679071SQ03820389
公開日2005年10月5日 申請日期2003年8月29日 優先權日2002年8月30日
發明者木村肇, 犬飼和隆 申請人:株式會社半導體能源研究所